摘要：鍋爐汽包水位自動(dòng)調(diào)節(jié)的任務(wù)是使給水量跟蹤鍋爐的蒸發(fā)量，并維持汽包中的水位在工藝允許的范圍內(nèi)。維持汽包水位在給定范圍內(nèi)是保證鍋爐和汽輪機(jī)安全運(yùn)行的必要條件，也是鍋爐正常運(yùn)行的主要指標(biāo)之一，水位過(guò)高，會(huì)影響汽包內(nèi)汽水分離效果，使汽包出口的飽和蒸汽帶水增多，蒸汽帶水會(huì)使汽輪機(jī)產(chǎn)生水沖擊，引起軸封破損、葉片斷裂等事故。同時(shí)會(huì)使飽和蒸汽中含鹽量增高，降低過(guò)熱蒸汽品質(zhì)，增加在過(guò)熱器管壁和汽輪機(jī)葉片的結(jié)垢。水位過(guò)低，則可能破壞自然循環(huán)鍋爐汽水循環(huán)系統(tǒng)中某些薄弱環(huán)節(jié)，以致局部水冷管壁被燒壞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成爆炸事故。這些后果都是十分嚴(yán)重的，隨著鍋爐容量的增加，水位變化速度愈來(lái)愈快，人工操作愈來(lái)愈繁重，因此對(duì)汽包水位控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)愈顯迫切。

　　關(guān)鍵詞：鍋爐汽包水位、三沖量控制系統(tǒng)、雙沖量控制系統(tǒng)、單沖量控制系統(tǒng)

　　Abstract: the boiler drum water level to automatically adjust the task is to make water tracking the evaporation capacity of boiler, and maintain the drum water level in the process allows range. Maintain the drum water level in a given range is to ensure the safe operation of the boiler and steam turbine necessary conditions, but also the major indexes of the normal operation of boilers, one of high water level, can affect the drum separation in effect, make the export of saturated steam drum with more water, steam and water will make steam turbines produce water impact, cause the shaft seal damage, such as impeller fracture accident. At the same time can make saturated steam in increased salinity, reduce the superheated steam quality, increase in superheater tube wall and the steam turbine blade scaling. Low water, it may destroy the natural cycle boiler steaming-water circulation system of some of the weak link, so that local water-cooled wall be burnt out, will cause serious explosion accidents. The consequences are serious, along with the increase of boiler capacity, water level changes are increasingly fast, artificial operation more and hard, and so on the drum water level control system and greater regulation of urgent.

　　Keywords: boiler drum water level, impulse control system, three double impulse control system, single impulse control system

　　汽包水位的特點(diǎn)

　　汽包鍋爐給水自動(dòng)調(diào)節(jié)的主要任務(wù)是維持汽包水位在允許范圍內(nèi)變化。影響水位變化的主要因素有鍋爐的蒸發(fā)量、給水流量和燃燒率等。當(dāng)蒸汽流量突然增大時(shí)，由于汽包水位對(duì)象是無(wú)自平衡能力的，這時(shí)水位應(yīng)按積分規(guī)律下降。

　　1)水位很不平穩(wěn)。由于各蒸發(fā)受熱面受熱工況的波動(dòng)，進(jìn)入汽包的汽水混合物中的汽水比例不斷變化，汽包內(nèi)部各點(diǎn)壓力也處于不斷波動(dòng)狀態(tài)。因此水面很不平穩(wěn)，總是上下波動(dòng)，這種快速波動(dòng)，在水位計(jì)中不容易反映出來(lái)。

　　2)汽水界面不明顯。盡管汽包內(nèi)裝有各種汽水分離裝置，但汽包水中還是有不少氣泡，蒸汽中也含有不少水滴。特別是在汽水界面附近，由于汽水混合物引入時(shí)產(chǎn)生的沖擊以及水中氣泡上升積聚到界面破裂時(shí)濺起的水滴，使得汽包內(nèi)實(shí)際汽水界面模糊不清。嚴(yán)格地說(shuō)，汽包水位只是沿汽包垂直方向上蒸汽濕度變化率最大部位對(duì)應(yīng)的高度。

　　但是當(dāng)鍋爐蒸發(fā)量突然增加時(shí)，汽包水面下的汽泡容積也迅速增大，即鍋爐的蒸發(fā)強(qiáng)度增加，從而使水位升高。因蒸發(fā)強(qiáng)度的增加是有一定限度的，故汽泡容積增大而引起的水位變化是慣性環(huán)節(jié)的特性。實(shí)際水位變化的趨勢(shì)是兩種特性的迭加。由此可以看出，當(dāng)鍋爐蒸汽負(fù)荷變化時(shí)，汽包水位的變化具有特殊的形式：在負(fù)荷突然增加時(shí)，雖然鍋爐的給水流量小于蒸發(fā)量，但開始階段的水位不僅不下降，反而迅速上升（反之，當(dāng)負(fù)荷突然減小時(shí)，水位反而先下降），這種現(xiàn)象就是“虛假水位”現(xiàn)象。另外，給水流量和燃燒率擾動(dòng)由于水面下汽泡的原因，也能產(chǎn)生虛假水位，因此給水控制系統(tǒng)不能單單以汽包水位為被調(diào)量，為了減少或抵消虛假水位現(xiàn)象，就必須采用三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

　　所謂三沖量，就是指汽包水位、蒸汽流量和給水流量。蒸汽流量和給水流量是引起水位變化的原因，蒸汽流量作為水位調(diào)節(jié)的前饋信號(hào)，當(dāng)蒸汽流量改變時(shí)，調(diào)節(jié)器立即動(dòng)作，相應(yīng)地改變給水流量，而當(dāng)給水流量自發(fā)地變化時(shí)，調(diào)節(jié)器也立即動(dòng)作，使給水流量恢復(fù)到原來(lái)數(shù)值，這樣就有效控制了虛假水位的影響。給水控制是串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，主調(diào)節(jié)器接受水位信號(hào)，對(duì)水位起校正作用，是細(xì)調(diào)；其輸出作為副調(diào)節(jié)器的給定值，副調(diào)節(jié)器的被調(diào)量是給水流量，目的是快速消除來(lái)自水側(cè)的擾動(dòng)

　　三沖量控制系統(tǒng)

　　原理框圖如圖1所示，這個(gè)系統(tǒng)有三個(gè)回路，即Ⅰ為副回路，Ⅱ?yàn)橹骰芈罚�Ⅲ為前饋回路，副回路的作用主要為快速消除�?nèi)擾，主回路用于校正水位偏差，而前饋通道則用于補(bǔ)償外擾，主要用于克服“虛假水位”現(xiàn)象。

　　圖一

　　雙沖量控制系統(tǒng)

　　在汽包水位控制中最主要的干擾是蒸汽負(fù)荷的變化，如果根據(jù)蒸汽流量的變化來(lái)校正虛假水位的誤動(dòng)作，就能使調(diào)節(jié)閥動(dòng)作準(zhǔn)確及時(shí)，減少水位的波動(dòng)，改善控制質(zhì)量

　　單沖量控制系統(tǒng)

　　在單沖量控制系統(tǒng)中對(duì)于內(nèi)擾給水量的變化，系統(tǒng)調(diào)節(jié)能夠消除內(nèi)擾的影響，但調(diào)節(jié)不及時(shí)，遲延時(shí)間長(zhǎng)。而對(duì)于克服外擾，由于“虛假水位”的存在，使系統(tǒng)調(diào)節(jié)超調(diào)量大，調(diào)門大幅變化，對(duì)系統(tǒng)的安全性不利。但是在起停機(jī)組過(guò)程中或在低負(fù)荷時(shí)（主汽流量D〈40%），由于蒸汽參數(shù)低，負(fù)荷變化小，“虛假水位”現(xiàn)象不太嚴(yán)重，對(duì)于維持水位恒定的要求又不高，所以允許采用單沖量給水控制系統(tǒng)。在低負(fù)荷時(shí)，若采用各種自動(dòng)校正措施，則會(huì)使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，整定困難，同時(shí)仍然存在誤差。

　　結(jié)語(yǔ)

　　汽包水位控制系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì)以串級(jí)三沖量控制理論和單沖量控制理論為基礎(chǔ)，采用了三個(gè)比例積分調(diào)節(jié)器（串級(jí)三沖量系統(tǒng)的主副調(diào)節(jié)器、單沖量系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器），通過(guò)PI 參數(shù)的修正以及控制系統(tǒng)的無(wú)擾切換和可靠的跟蹤技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了低負(fù)荷時(shí)采用單沖量控制系統(tǒng)，高負(fù)荷時(shí)采用三沖量控制系統(tǒng)，并在特殊情況或按操作人員的要求切手動(dòng)的各方面要求。